朱亞妮 趙平 曹麗娟 余予 唐國(guó)利

1 國(guó)家氣象信息中心，北京 100081 2 中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京 100081

1 引言

20世紀(jì)80年代以來，全球變暖現(xiàn)象及其潛在影響引起了公眾和國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的廣泛關(guān)注。根據(jù)最 新 的全球 表 面溫度 數(shù) 據(jù)集（Li et al., 2021），1900～2019年全球陸地平均增溫趨勢(shì)分別為1.19°C/100 a，全球平均表面溫度升高趨勢(shì)為0.91°C/100 a。不同地域的變暖速率也各不相同（Yun et al., 2019; Sun et al., 2021）。一般來說，大陸變暖高于海洋，中高緯度陸地區(qū)域變暖高于低緯度地區(qū)。比如西伯利亞到蒙古一帶的北亞大陸升溫高達(dá)2°C/100 a（Zhao et al., 2014; Wang et al., 2018;Yan et al., 2019），是近一個(gè)世紀(jì)以來升溫最顯著的區(qū)域之一。

中國(guó)地處歐亞大陸東端，其氣溫主要受上游北亞大陸冬季風(fēng)的強(qiáng)弱變化影響，年際變率較大。關(guān)于中國(guó)地區(qū)的近百年長(zhǎng)期氣溫變化也有不少研究，然而結(jié)果卻不盡相同（張先恭和李小泉, 1982; 唐國(guó)利和林學(xué)椿, 1992; 王紹武等, 1998; Wang and Gong,2000; 陳隆勛等, 2004; Zhai et al., 2004; 唐國(guó)利和任國(guó)玉, 2005; 聞新宇等, 2006）。唐國(guó)利等（2009）基于不同學(xué)者各自提出的序列構(gòu)建方法，將幾條主要的中國(guó)百年氣溫序列延長(zhǎng)到2007年，并做了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)各序列在1951年之后比較一致，但在1951年之前存在較大差異。需要指出的是，盡管這些基于原始資料構(gòu)建的序列在早期存在較大差異，但在20世紀(jì)40年代卻較為吻合，都表現(xiàn)為明顯的氣溫高值。這一早期暖期的存在，導(dǎo)致了上述研究對(duì)中國(guó)近百年氣溫變化趨勢(shì)估計(jì)普遍偏低，為0.49～0.92°C/100 a（Li et al., 2020）。

但基于均一化氣溫資料的研究成果卻有不同結(jié)論。聞新宇等（2006）利用英國(guó)CRU-TS2.1資料 （Jones and Briffa, 1996）得到的中國(guó)區(qū)域平均氣溫序列顯示20世紀(jì)40年代并不是一個(gè)明顯暖期。Li et al.（2017）和Cao et al.（2013, 2017）的研究結(jié)果同樣表明20世紀(jì)40年代并不明顯偏暖?？梢?，對(duì)20世紀(jì)40年代是否是中國(guó)近百年的一個(gè)暖期仍存在明顯分歧。

表1給出了20世紀(jì)80年代以來我國(guó)氣候工作者建立的10條中國(guó)平均溫度序列及其建立方法。由表可見，基于原始資料構(gòu)建的序列在20世紀(jì)40年代均存在明顯暖期，而基于均一化資料構(gòu)建的序列未出現(xiàn)此暖期。Yan et al.（2020）回顧了始于20世紀(jì)80年代的中國(guó)百年氣溫序列的研究，亦指出基于均一化的氣溫觀測(cè)序列集，1900 年以來中國(guó)氣溫升高趨勢(shì) 1.3～1.7°C/100 a，遠(yuǎn)高于使用原始資料的評(píng)估結(jié)果。但除了使用的資料是否均一化以外，上述序列所用的氣溫資料和序列建立的方法也各不相同，因此無法充分地評(píng)估影響中國(guó)百年氣溫變化趨勢(shì)的因素。

表1 10條中國(guó)百年年平均氣溫序列Table 1 Ten centennial-scale annual mean temperature series across China

本文聚焦于20世紀(jì)40年代“暖期”存在與否這一問題，運(yùn)用早年研究使用的長(zhǎng)期氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，仿照早年方法重建百年氣溫序列，代以插補(bǔ)后資料和均一化資料構(gòu)建百年氣溫變化序列，通過對(duì)比上述序列的差異，細(xì)致分析了資料缺失、非均一性問題對(duì)20世紀(jì)40年代“暖期”的影響，其中特別分析了20世紀(jì)50年代初期臺(tái)站遷址等導(dǎo)致的觀測(cè)序列非均一性及其對(duì)百年氣溫趨勢(shì)評(píng)估的影響。

2 數(shù)據(jù)與方法

1951年之前的原始?xì)鉁赜^測(cè)數(shù)據(jù)來源于國(guó)家氣象信息中心收集整理的中國(guó)長(zhǎng)年代溫度、降水?dāng)?shù)據(jù)集、數(shù)字化全國(guó)60個(gè)重點(diǎn)城市序列氣溫?cái)?shù)據(jù)集和中國(guó)24個(gè)城市長(zhǎng)年代氣溫?cái)?shù)據(jù)集以及中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研制發(fā)布的兩個(gè)長(zhǎng)期儀器記錄數(shù)據(jù)庫中的逐月氣溫資料（Tao et al., 1991），上述數(shù)據(jù)集里均包含臺(tái)站沿革信息。1951年以來的氣溫觀測(cè)資料、均一化氣溫資料和臺(tái)站歷史沿革信息分別來自國(guó)家氣象信息中心公開發(fā)布的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)集（任芝花等, 2012）、中國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象站均一化氣溫月值數(shù)據(jù)集（Cao et al., 2016）和氣象臺(tái)站元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集。

資料處理過程包括不同來源資料的拼接、質(zhì)量控制、插補(bǔ)和均一化等4個(gè)環(huán)節(jié)。由于1951年前的資料存在多個(gè)來源或多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，為延長(zhǎng)資料長(zhǎng)度和提高資料完整性，第一步，對(duì)不同來源、相同站名的資料進(jìn)行拼接，資料拼接遵循以下原則 （Cao et al., 2013, 2017）：優(yōu)先考慮海拔高度差異，選擇與近60年觀測(cè)站點(diǎn)海拔最接近的數(shù)據(jù)源，其次考慮水平距離，如果海拔高度和水平距離差異均不大，則選擇資料較長(zhǎng)的序列。第二步，對(duì)拼接后的序列進(jìn)行基本的質(zhì)量控制，包括氣候極值檢驗(yàn)、主要變化范圍檢查和內(nèi)部一致性檢查，將質(zhì)量控制甄別出的錯(cuò)誤和可疑數(shù)據(jù)剔除。第三步，對(duì)質(zhì)量控制后的氣溫資料進(jìn)行插補(bǔ)，具體插值算法采用包含標(biāo)準(zhǔn)序列法（余予等, 2012）、偏最小二乘回歸、多元線性回歸和梯度距離權(quán)重反比法的綜合插補(bǔ)方案（integrated method）（Cao et al., 2013, 2017）。第四步，對(duì)插補(bǔ)后的數(shù)據(jù)再做第二步的質(zhì)量控制，檢查插補(bǔ)是否引進(jìn)了新的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。最后，采用Wang et al.（2008）發(fā)展的RHtest方法對(duì)年平均氣溫序列進(jìn)行非均一性檢測(cè)與訂正。該方法已被應(yīng)用于中國(guó)近60年及百年尺度均一化氣溫序列研制（Cao et al., 2013, 2016）。

3 “偏暖”的原因

中國(guó)器測(cè)資料大體上可分為1950年前后兩個(gè)系統(tǒng)。由于歷史原因，1950年以前的氣溫資料除時(shí)空覆蓋不完整等問題以外，還由于臺(tái)站位置變動(dòng)頻繁、觀測(cè)規(guī)范不統(tǒng)一等問題存在嚴(yán)重的非均一問題。本文采用WYG序列構(gòu)建使用的長(zhǎng)期氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，仿照WYG序列構(gòu)建方法重建百年氣溫序列，在成功還原WYG序列的基礎(chǔ)上，從資料缺測(cè)和資料非均一性等方面分析了中國(guó)20世紀(jì)40代“偏暖”的原因。

3.1 還原WYG序列

王紹武等（1998）利用觀測(cè)氣溫、敦德及古里雅冰芯資料及有關(guān)史料、樹木年輪資料，構(gòu)建了東北、華北、華東、華南、臺(tái)灣、華中、西南、西北、新疆、西藏10個(gè)區(qū)1880～1996年的年平均氣溫序列，然后根據(jù)每個(gè)區(qū)的面積平均得到了中國(guó)近百年氣溫序列。1880～1910年在東北、華北、華東和華南使用中心站觀測(cè)資料，其他地區(qū)使用墩德及古里雅冰芯、樹木年輪及有關(guān)史料；1911～1950年新疆依然使用古里雅冰芯，西藏使用拉薩的氣溫觀測(cè)和樹木年輪資料，臺(tái)灣地區(qū)使用代表站觀測(cè)資料，其他7個(gè)地區(qū)使用氣溫等級(jí)資料；1951～2008年10個(gè)區(qū)全部使用代表站觀測(cè)氣溫資料。這項(xiàng)研究詳細(xì)給出了構(gòu)建中國(guó)百年氣溫序列的代表臺(tái)站，這是重建這一序列的重要基礎(chǔ)。為便于討論，簡(jiǎn)記該序列為WYG序列。圖1給出了構(gòu)建WYG序列的45個(gè)代表站的空間分布。由圖可見，作為早期相關(guān)研究成果的代表，WYG序列所用的代表站覆蓋范圍相對(duì)較廣，且在東西部分布較為均衡，較好地反映了中國(guó)全區(qū)的信息。

圖1 構(gòu)建中國(guó)百年氣溫序列的45個(gè)代表站的空間分布（圓點(diǎn)代表110°E以東臺(tái)站，三角形代表110°E以西臺(tái)站）Fig. 1 Spatial distribution of 45 stations used in the calculation of 100-a time series of the mean temperature in China (dots denote the stations at the east of 110°E and triangles denote the stations at the west of 110°E, respectively)

由于未能獲取1951年以來的臺(tái)灣地區(qū)資料，本文使用臺(tái)灣以外9個(gè)區(qū)域的平均氣溫來計(jì)算全國(guó)平均氣溫距平序列。表2給出了9個(gè)區(qū)45個(gè)代表站的分區(qū)和平均氣溫起始年、序列長(zhǎng)度以及自觀測(cè)起始年至2010年的氣溫資料缺測(cè)年份。然后利用這45個(gè)代表站的氣溫資料，仿照WYG序列構(gòu)建方法，對(duì)WGY序列進(jìn)行了重建。

表2 （續(xù)）Table 2 (Continued)

具體來說，首先利用中國(guó)大陸45個(gè)代表站的氣溫觀測(cè)資料得到9個(gè)區(qū)的平均氣溫序列，然后將9個(gè)區(qū)氣溫進(jìn)行算術(shù)平均，最終得到中國(guó)地區(qū)氣溫距平序列（T45）。圖2 給出了1910～2010年二者的變化曲線。T45與WYG序列長(zhǎng)期變化較為接近，在1940年代均出現(xiàn)了明顯暖期。二者在1911～1950年階段相關(guān)系數(shù)為0.88，在1911～2008年階段相關(guān)系數(shù)為0.93。 特別在1951～2008年期間，兩條序列變化非常一致，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.96。另外，從表3中可以看到，二者在1911～1950年、1951～2008年和1911～2008年等時(shí)段的變化趨勢(shì)和平均氣溫都較一致。在6個(gè)不同的時(shí)段，它們的變化趨勢(shì)和平均氣溫的差異都不大，平均氣溫差異僅為0.03～0.14°C。上述結(jié)果說明WYG和T45序列具有較高一致性。

表3 中國(guó)年平均氣溫WYG序列和T45序列在3個(gè)時(shí)期的變化趨勢(shì)和平均值Table 3 Trends and mean temperature between the results obtained by WYG series and T45 series in China during the three periods

圖2 1911～2010年中國(guó)年平均氣溫的WYG序列和T45序列Fig. 2 WYG series and T45 series of the annual mean temperature in China during the period 1911-2010

盡管T45序列與WYG序列在資料類型和數(shù)據(jù)來源等方面存在一定差異，從而導(dǎo)致二者在年際尺度上存在一些細(xì)節(jié)差異，但二者的年代際變化特征基本一致，特別是在20世紀(jì)40年代，都表現(xiàn)出了偏暖的特征?？梢?，上述因素對(duì)序列中20世紀(jì)40年代暖期存在與否并無決定性的影響。基于這一結(jié)論，下文將仿照WYG列的構(gòu)建方法，先后代以45個(gè)站插補(bǔ)完整和均一化的觀測(cè)資料建立中國(guó)近百年氣溫序列，討論資料缺失和非均一性對(duì)20世紀(jì)40年代“偏暖”的影響。

3.2 數(shù)據(jù)缺測(cè)的影響

由于戰(zhàn)爭(zhēng)頻發(fā)等原因，1950年以前的氣溫觀測(cè)存在嚴(yán)重的時(shí)間不連續(xù)問題。由表2給出的45個(gè)代表站的資料缺測(cè)情況可知，資料長(zhǎng)度在60年以上（即觀測(cè)起始年在1951年之前）的臺(tái)站有40個(gè)，新疆喀什、哈密，青海甘孜、瑪多和四川玉樹5個(gè)臺(tái)站在1951年前沒有觀測(cè)數(shù)據(jù)。在1951年前有資料的40個(gè)臺(tái)站中，徐家匯、重慶、貴陽、昆明和酒泉5個(gè)站氣溫?cái)?shù)據(jù)完整；濟(jì)南等16個(gè)臺(tái)站的缺測(cè)率低于10%，廣州等17個(gè)臺(tái)站缺測(cè)率低于20%；烏魯木齊和長(zhǎng)沙的缺測(cè)率最高，在30%以上。

圖3給出了1911～2010年臺(tái)站數(shù)量的變化情況，直觀地顯示了20世紀(jì)40年代受戰(zhàn)爭(zhēng)影響突然加劇的資料缺失現(xiàn)象。1911～1936年，有數(shù)據(jù)臺(tái)站數(shù)呈上升趨勢(shì)，1937～1949年，受戰(zhàn)爭(zhēng)影響，臺(tái)站數(shù)有所減少；1950年，臺(tái)站數(shù)大幅增多，1951年以后基本維持穩(wěn)定。

圖3 1911～2010年45個(gè)代表站的數(shù)據(jù)量Fig. 3 Number of stations with yearly temperature data during 1911-2010

首先，按照Cao et al.（2013, 2017） 的方法對(duì)氣溫序列中的缺測(cè)值進(jìn)行插補(bǔ)，然后再計(jì)算插補(bǔ)后45個(gè)臺(tái)站的算術(shù)平均值（Tint），并與WYG序列進(jìn)行了比較。另外，為了考察基于45個(gè)臺(tái)站的序列是否具有較好的代表性，圖4給出了基于中國(guó)825個(gè)基準(zhǔn)、基本站得到的1951～2010年的全國(guó)氣溫距平序列（T825）。由圖4可見，在1951～2008年，Tint和WYG序列與T825高度吻合，增溫速率也十分接近。在這一時(shí)段，Tint和WYG序列與T825的相關(guān)系數(shù)分別為0.99和0.96，說明盡管Tint和WYG序列采用的臺(tái)站數(shù)量較少，但仍能比較好地代表中國(guó)區(qū)域的氣溫變化。同時(shí)，上述結(jié)果也表明，Tint和WYG序列之間也存在可比性。從更早的時(shí)段來看，Tint和WYG序列表征的中國(guó)百年氣溫變化特征也較為相似，二者在1911～1950年的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.91。同時(shí)，對(duì)于20世紀(jì)40年代的偏暖現(xiàn)象，Tint顯示的結(jié)果與WYG序列也較為一致。由此推測(cè)，對(duì)于20世紀(jì)40年代暖期存在與否這一問題，20世紀(jì)40年代的資料缺測(cè)和觀測(cè)臺(tái)站的減少并非主要影響因素。

圖4 1911～2010年中國(guó)氣溫的Tint、WYG和T825序列Fig. 4 Three annual time series of the surface air temperature anomaly in China from 1911 to 2010

3.3 資料非均一性影響

由于觀測(cè)臺(tái)站站址遷移以及觀測(cè)時(shí)制、觀測(cè)方法和觀測(cè)儀器變化等情況，百年氣溫序列存在非常嚴(yán)重的非均一性。通過詳細(xì)考察臺(tái)站歷史沿革發(fā)現(xiàn)，本文所用45個(gè)臺(tái)站中，有40個(gè)臺(tái)站觀測(cè)起始年在1951以前，這當(dāng)中有36個(gè)臺(tái)站站址在1950年前后發(fā)生了變動(dòng)，遷站比例高達(dá)90%。例如，昆明站在1951年由太華山下遷到下西壩武家堆；重慶站（2004年撤站）1959年后的資料為溫江站的觀測(cè)資料。同時(shí)，由于1950年前缺乏統(tǒng)一的觀測(cè)規(guī)范和觀測(cè)方法，觀測(cè)儀器、觀測(cè)時(shí)制、時(shí)次也各不相同，使得該階段資料序列均一性難以保證。而均一化的氣候序列是氣候變化研究的基礎(chǔ)（嚴(yán)中偉等, 2014），對(duì)于正確評(píng)估階段性的氣候變化特征尤其重要。因此，利用Wang（2008）發(fā)展的RHtest方法對(duì)45個(gè)臺(tái)站建站～2010年期間的平均氣溫進(jìn)行了非均一性檢驗(yàn)與訂正。

45個(gè)臺(tái)站的年平均氣溫序列由1～12月氣溫值平均而得，缺測(cè)1個(gè)月或以上的年氣溫值即為缺測(cè)。由于解放前觀測(cè)臺(tái)站分布稀疏，較難選到合適的參考站，因此，采用PMF方法對(duì)百年氣溫序列進(jìn)行均一化檢驗(yàn)。再結(jié)合元數(shù)據(jù)，對(duì)不連續(xù)點(diǎn)逐一進(jìn)行判別，保留通過99%顯著性檢驗(yàn)并有元數(shù)據(jù)支持的不連續(xù)點(diǎn)。解放后的資料采用國(guó)家氣象信息中心發(fā)布的中國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象站均一化氣溫月值數(shù)據(jù)集（Cao et al., 2016），由于1950年后的數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過均一化處理，因此檢驗(yàn)得到的斷點(diǎn)皆出現(xiàn)在百年序列起始年到1950年之間。應(yīng)用上述方法檢驗(yàn)出18個(gè)臺(tái)站總計(jì)20個(gè)不連續(xù)點(diǎn)，另外27個(gè)臺(tái)站沒有出現(xiàn)不連續(xù)點(diǎn)。對(duì)照臺(tái)站歷史沿革，臺(tái)站遷移是不連續(xù)點(diǎn)產(chǎn)生的主要原因，部分臺(tái)站還伴有觀測(cè)時(shí)制、平均氣溫計(jì)算方法的變化，這些變化可能加劇觀測(cè)偏差。表4給出了這18個(gè)站的具體訂正信息。由表可見，這18個(gè)站氣溫序列的訂正量幅度較大，有6個(gè)不連續(xù)點(diǎn)的訂正量甚至超過2°C，僅4個(gè)不連續(xù)點(diǎn)的訂正量低于0.8°C。這些訂正量足以影響資料自起始年至2010年氣溫變化的總體線性趨勢(shì)，導(dǎo)致訂正后18個(gè)序列的增溫趨勢(shì)增大。

圖5給出了45個(gè)臺(tái)站自建站至2010年的氣溫變化趨勢(shì)。從百年尺度來看，訂正前我國(guó)南方和西南很大范圍都出現(xiàn)變冷趨勢(shì)（圖5a）；訂正后，除個(gè)別站點(diǎn)的微小偏冷趨勢(shì)外，全國(guó)大部分地區(qū)都表現(xiàn)為增暖趨勢(shì)（圖5b）。訂正后的百年尺度氣溫變化趨勢(shì)與近60年（1951～2010年）訂正后的氣溫變化趨勢(shì)（圖5c）相似，后者在全國(guó)大部分地區(qū)也表現(xiàn)為增暖趨勢(shì)，進(jìn)一步說明訂正后百年氣溫序列變化趨勢(shì)可能更可信。

圖5 45個(gè)臺(tái)站建站至2010年年平均氣溫序列訂正（a）前、（b）后趨勢(shì)和（c）1951～2010年年平均氣溫序列訂正后趨勢(shì)Fig. 5 Annual average temperature trends of 45 stations during the periods from the starting time of measurements to 2010 (a) before and (b) after adjustment; (c) the annual average temperature trends of 45 sites after adjustment during 1951-2010

圖6給出了哈爾濱等8個(gè)站點(diǎn)訂正前、后年平均氣溫序列。這些站的氣溫原始序列最高值出現(xiàn)在1950年前。芷江等站在這段時(shí)間的平均氣溫甚至比2000～2010年高出1～2°C。對(duì)照臺(tái)站歷史沿革，發(fā)現(xiàn)這些臺(tái)站在1950年前后遷址，其序列已不能正確描述現(xiàn)址真實(shí)的氣候變化特征。特別是在20世紀(jì)40年代，很多站點(diǎn)在遷站前出現(xiàn)了偏暖狀態(tài)，但在遷站后出現(xiàn)了劇烈的系統(tǒng)性降溫。這種變化對(duì)40年代“暖期”的出現(xiàn)可能產(chǎn)生重要影響。

圖6 （a）哈爾濱、（b）沈陽、（c）濟(jì)南、（d）成都、（e）芷江、（f）徐州、（g）廈門和（h）湛江年平均氣溫序列訂正前、后對(duì)比Fig. 6 Raw and adjusted annual time series of the mean temperature at (a) Harbin, (b) Shenyang, (c) Jinan, (d) Chengdu, (e) Zhijiang, (g) Xiamen, (f)Xuzhou, and (h) Zhanjiang station

資料長(zhǎng)時(shí)間的缺失，可能會(huì)導(dǎo)致序列非均一性斷點(diǎn)檢驗(yàn)和訂正的不確定性。為了考察資料不同程度的缺失對(duì)均一化序列可能存在的影響，分別選取45個(gè)站在20世紀(jì)40年代資料缺測(cè)年數(shù)少于5年和資料完整站點(diǎn)的均一化資料構(gòu)建中國(guó)百年氣溫序列，并對(duì)比分析了其表征的中國(guó)氣溫變化特征。需要指出的是，缺測(cè)不長(zhǎng)于5年的17個(gè)站點(diǎn)以及資料完整的10個(gè)站點(diǎn)的分布都相對(duì)較為廣泛（圖7），大體上可以代表全國(guó)而不是某一小范圍的氣溫變化。1951年以來基于45站、17站、10站與825站氣溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算的中國(guó)氣溫序列高度一致，這也說明由這些站計(jì)算的中國(guó)氣溫序列具有相當(dāng)好的代表性。比較這3條序列發(fā)現(xiàn)，它們所反映的年代際變化特征基本一致，且在20世紀(jì)40年代均不再呈現(xiàn)明顯的“暖期”（圖8）。上述分析結(jié)果表明資料的缺失程度引起的均一化的不確定性、選用站點(diǎn)數(shù)量的變化對(duì)全國(guó)氣溫序列的年代際變化特征的影響并不明顯，而是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理則是決定20世紀(jì)40年代“暖期”存在與否的主導(dǎo)因素。

圖7 （a）缺測(cè)不長(zhǎng)于5年的17個(gè)站點(diǎn)以及（b）資料完整的10個(gè)站點(diǎn)的空間分布Fig. 7 Spatial distributions of (a) 17 stations with no more than five years’ missing records and (b) 10 stations with full records

圖8 1911～2010年基于45個(gè)站（T45）、缺測(cè)不少于5年的17個(gè)站（Tamiss_5yr）和資料完整的10個(gè)站（Tamiss_0yr）、825站（T825）訂正資料構(gòu)建的氣溫序列Fig. 8 Annual time series of the mean temperature in China during 1911-2010 using the results of T45, Tamiss_5yr, Tamiss_0yr, and T825,respectively

進(jìn)一步地，為了完全避免資料缺測(cè)可能造成的均一性檢驗(yàn)和訂正的不確定性，基于20世紀(jì)40年代資料完整的10個(gè)臺(tái)站，對(duì)比分析了均一化氣溫構(gòu)建序列（Tamiss_0yr）和氣溫原始資料構(gòu)建序列 （Tmiss_0yr）的差異。如圖9所示，這兩條序列站點(diǎn)數(shù)量等其他條件完全相同，因此可以更純粹地反映均一化處理的影響。二者在1951～2010年都表現(xiàn)為明顯的增暖，氣溫變化趨勢(shì)也相差不大，分別為2.01°C/100 a和1.93°C/100 a；而1911～1950年期間，Tmiss_0yr明顯偏高，其增暖速率達(dá)到3.58°C/100 a，明顯高于Ta_miss_0yr的增暖速率 （2.30°C/100 a）。特別是在20世紀(jì)20～40年代，Tmiss_0yr序列表現(xiàn)出了顯著的暖期，而Tamiss_0yr序列在這一時(shí)段則沒有明顯的偏暖。由以上分析可知，均一化后的氣溫序列Tamiss_0yr在1951～2010年期間的變化趨勢(shì)與Tmiss_0yr接近，而在1911～1950年，前者的變化趨勢(shì)明顯低于后者。相應(yīng)地，Tamiss_0yr序列沒有表現(xiàn)出20世紀(jì)40年代的偏暖特征。進(jìn)一步證實(shí)了資料未經(jīng)均一化處理可能是20世紀(jì)40年代出現(xiàn)氣溫偏暖的主要原因，這個(gè)在早期研究結(jié)果中十分突出的偏暖期可能是虛假的。

圖9 基于資料完整的10個(gè)臺(tái)站資料構(gòu)建的訂正（Tamiss_0yr）和原始（Tmiss_0yr）氣溫序列Fig. 9 Annual time series of the mean temperature in China during 1911-2010 calculated by raw (Tamiss_0yr) and adjusted (Tmiss_0yr) data from the ten stations with full records

4 結(jié)論與討論

利用最新收集整理的氣溫觀測(cè)資料，通過重建早期研究的代表性成果WYG序列，針對(duì)20世紀(jì)40年代“暖期”是否存在這一焦點(diǎn)問題進(jìn)行了深入分析，本文探討了早期氣溫資料缺失和非均一性對(duì)中國(guó)百年氣溫序列變化趨勢(shì)的影響。結(jié)果表明：

（1）利用原始器測(cè)資料成功還原了WYG序列，并再現(xiàn)20世紀(jì)40年代的“暖期”；在此基礎(chǔ)上，采用相同的序列構(gòu)建方法，分別利用經(jīng)過插補(bǔ)、均一化處理的觀測(cè)資料建立中國(guó)近百年氣溫序列，前者 “暖期”仍然存在，后者則“暖期”消失。

（2） 基于插補(bǔ)后資料構(gòu)建的中國(guó)百年氣溫序列在20世紀(jì)40年代仍然存在“暖期”，說明資料缺失可能不是暖期形成的主要原因。進(jìn)一步通過比較不同數(shù)量臺(tái)站構(gòu)建的多條序列發(fā)現(xiàn)，對(duì)于20世紀(jì)40年代“暖期”存在與否這一問題，資料缺測(cè)和觀測(cè)臺(tái)站的減少并不是主要影響因素。

（3）基于均一化資料構(gòu)建的全國(guó)氣溫序列在20世紀(jì)40年代并未出現(xiàn)突出的偏暖現(xiàn)象，因此原始觀測(cè)資料的非均一性很可能是導(dǎo)致20世紀(jì)40年代出現(xiàn)虛假偏暖的主要原因。由臺(tái)站歷史沿革可知，20世紀(jì)50年代初頻繁的站址遷移是造成這種非均一性的最大原因。

（4）采用早期序列的構(gòu)建方法，基于20世紀(jì)40年代資料完整站點(diǎn)均一化資料計(jì)算的中國(guó)百年氣溫序列在1911～2010年的變化趨勢(shì)為1.41°C/100 a，大于早期大部分研究的估算結(jié)果。

相對(duì)于以往的大部分工作，本文考慮了氣溫觀測(cè)時(shí)間不連續(xù)性、臺(tái)站遷移、觀測(cè)時(shí)制不統(tǒng)一等對(duì)資料非均一性的影響，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了插補(bǔ)和均一化處理。在成功還原WYG序列的基礎(chǔ)上，采用同樣的序列構(gòu)建方法，分別利用插補(bǔ)、均一化處理后的數(shù)據(jù)重新得到中國(guó)近百年氣溫變化序列，并比較分析與WYG序列的差異，更細(xì)致地從資料缺失、非均一性等多角度探討了資料問題對(duì)20世紀(jì)40年代 “暖期”的影響。需要指出的是，盡管在20世紀(jì)40年代資料缺失和觀測(cè)臺(tái)站減少的影響不起決定性作用，但這是由于該時(shí)段有效臺(tái)站數(shù)量不算太少，大體上分布均勻并可代表全國(guó)廣大地區(qū)。實(shí)際上，當(dāng)臺(tái)站個(gè)數(shù)極少的情況下，臺(tái)站數(shù)變化的影響還是十分重要的。因此，對(duì)于中國(guó)百年氣溫序列的構(gòu)建來說，早期資料和臺(tái)站較少的影響仍需得到足夠重視?，F(xiàn)有的中國(guó)氣溫百年序列存在的不確定性，尚有進(jìn)一步完善的潛力。